航天器交会型轨道追逃策略的滚动时域优化

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作者 张乘铭 朱彦伟 +1 位作者 杨乐平 杨傅云翔 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期21-29,共9页

针对航天器自由时域交会型轨道追逃过程中的测量误差等不确定性对交会的影响,提出了一种基于滚动时域优化的高时效策略求解方法。根据微分对策理论推导得到博弈鞍点控制策略,并对问题进行等价转换;通过预先离线求解开环鞍点策略,将问题... 针对航天器自由时域交会型轨道追逃过程中的测量误差等不确定性对交会的影响,提出了一种基于滚动时域优化的高时效策略求解方法。根据微分对策理论推导得到博弈鞍点控制策略,并对问题进行等价转换;通过预先离线求解开环鞍点策略,将问题初始状态和相应的解作为样本以进行神经网络训练,训练后的网络结构可以快速得到相应问题的近似解。为了更好地应对博弈环境中的测量噪声,基于神经网络结构设计了滚动时域求解框架,并通过周期性的滚动求解最终实现对逃逸航天器的交会。数值仿真表明,所提出的策略可以有效应对测量噪声不确定性,且相比于文献中已有的策略,计算耗时可从分钟级降至秒级。 展开更多

关键词 追逃博弈 微分对策 深度神经网络 滚动时域优化

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基于虚拟协商与滚动时域优化的分布式协同制导策略 被引量：2

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作者 杨秀霞 姜子劼 +2 位作者 张毅 王聪 于浩 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期61-76,共16页

针对目标机动条件下的多无人机协同制导问题,提出基于虚拟协商机制与滚动时域优化的分布式协同制导策略。为同时改善时间协调与导引控制效果,在滚动时域优化框架下设计局部协调变量与目标函数,构建有限时域内的多约束协同制导优化模型;... 针对目标机动条件下的多无人机协同制导问题,提出基于虚拟协商机制与滚动时域优化的分布式协同制导策略。为同时改善时间协调与导引控制效果,在滚动时域优化框架下设计局部协调变量与目标函数,构建有限时域内的多约束协同制导优化模型;为增强制导系统对机动目标的鲁棒性,设计基于非线性自回归神经网络的干扰观测器;针对无人机之间的控制输入耦合,提出虚拟协商机制,提出虚拟协商机制,实现同步决策、排除内部“分歧”,并利用Nesterov动量的均方根传播算法设计制导指令生成策略;分别进行数字仿真与半实物仿真实验。结果表明:所提策略可在线预测与优化,应对各类干扰,提升协同制导效果,并会在实际任务中得到进一步的应用与检验。 展开更多

关键词 协同制导 滚动时域优化 神经网络 虚拟协商 均方根传播算法

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基于滚动时域优化的变后掠角飞机修正控制律设计 被引量：3

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作者 陈伟 冯高鹏 +1 位作者 邓坤 孙传杰 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期96-104,共9页

为了确保飞机在变后掠角过程中的飞行稳定性,提出了一种基于滚动时域优化(Receding horizon optimal,RHO)的修正控制方法。首先,采用反步方法进行标称控制律设计,提供基本的飞行稳定性和跟踪性能。其次,将指令滤波器表示成状态空间的形... 为了确保飞机在变后掠角过程中的飞行稳定性,提出了一种基于滚动时域优化(Receding horizon optimal,RHO)的修正控制方法。首先,采用反步方法进行标称控制律设计,提供基本的飞行稳定性和跟踪性能。其次,将指令滤波器表示成状态空间的形式,基于指令滤波器、飞机和积分跟踪误差的状态方程得到一个增广状态方程。然后,采用RHO方法进行修正控制律设计,在有限滚动时域内计算得到修正控制量,对标称控制器输出进行在线补偿,确保快速变后掠角过程中的飞行稳定性。最后,通过变后掠角飞机航迹倾斜角控制系统仿真对算法的有效性进行了验证。 展开更多

关键词 变后掠角飞机 反步方法 修正控制 滚动时域优化 指令滤波器

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基于滚动时域优化的旋转弹解耦控制器设计 被引量：3

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作者 陈伟 孙传杰 +1 位作者 冯高鹏 拜云山 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期717-724,共8页

旋转弹在飞行过程中会受到外界干扰和不确定性的影响,并且存在气动交联、惯性交联和控制交联,为了实现稳定飞行,有必要进行解耦控制器设计。提出了一种基于滚动时域优化(RHO)的解耦控制方法。将旋转弹和舵机系统的动力学模型用状态空间... 旋转弹在飞行过程中会受到外界干扰和不确定性的影响,并且存在气动交联、惯性交联和控制交联,为了实现稳定飞行,有必要进行解耦控制器设计。提出了一种基于滚动时域优化(RHO)的解耦控制方法。将旋转弹和舵机系统的动力学模型用状态空间形式描述,基于旋转弹、指令滤波器、积分跟踪误差的状态方程得到一个增广状态方程。采用基于指令滤波器的滚动时域优化方法进行控制量解算,根据系统输出与指令信号之间的差值实时调节控制器增益,实现旋转弹解耦控制。从加速度控制仿真结果可以看出,所设计的控制系统基本不受转速、建模误差和外界干扰的影响,具有较高的鲁棒性。 展开更多

关键词 旋转弹 解耦控制 滚动时域优化(RHO) 加速度控制 指令滤波器

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基于滚动时域优化的高速铁路车站到发线动态调整研究 被引量：6

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作者 任禹谋 张琦 +1 位作者 袁志明 周晓昭 《铁道运输与经济》 北大核心 2021年第2期96-102,共7页

高速铁路车站到发线动态调整是调度指挥工作的重点之一,具有复杂多变、实时性强的特点,亟需实现到发线调整的自动化和智能化。阐述高速铁路车站到发线动态调整问题本质,引入滚动时域调度策略,建立高速铁路车站到发线动态调整模型。该模... 高速铁路车站到发线动态调整是调度指挥工作的重点之一,具有复杂多变、实时性强的特点,亟需实现到发线调整的自动化和智能化。阐述高速铁路车站到发线动态调整问题本质,引入滚动时域调度策略,建立高速铁路车站到发线动态调整模型。该模型为以列车晚点总时长最小为目标的0-1整数规划模型,采用遗传算法求解。以某高速铁路车站为例,根据列车运行图中列车到发时刻和晚点信息进行计算。研究结果表明:该模型可以有效提高到发线调整的实时性,保障列车在车站内稳定运行,为高速铁路车站智能调度提供了研究支持。 展开更多

关键词 铁路运输 到发线动态调整 整数规划 遗传算法 滚动时域优化

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基于滚动时域优化的反舰导弹航路规划

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作者 万兵 梁勇 +1 位作者 邓力 苏析超 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期49-57,共9页

针对反舰导弹作战过程中需要绕开我方安全禁飞区、敌方雷达探测与防空火力等威胁区,特别是动态威胁区等情况,提出基于滚动优化算法开展动态威胁下的航路规划方法,开展在线航迹动态规划研究。首先,在航路规划问题的数学抽象基础上,建立... 针对反舰导弹作战过程中需要绕开我方安全禁飞区、敌方雷达探测与防空火力等威胁区,特别是动态威胁区等情况,提出基于滚动优化算法开展动态威胁下的航路规划方法,开展在线航迹动态规划研究。首先,在航路规划问题的数学抽象基础上,建立了基于能量、航时、航程指标函数且满足运动学模型和飞行包线等约束的规划模型。其次,提出基于滚动时域优化(RHO)和伪谱法与样条曲线修正的航路规划算法,并通过分时段逐段规划航路和求解控制输入量。最后,针对不同威胁环境、指标函数情况的仿真实验表明:算法高效、可行、可信;不同指标函数优化侧重不同但结果具有正相关性;RHO方法可以避开威胁区域,从而提高导弹突防概率。此外,RHO的分时段优化思想可有效解决动态威胁区的航路规划,为在线规划提供了思路。 展开更多

关键词 反舰导弹 滚动时域优化 伪谱法 B样条曲线 航路规划

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混杂生产系统变时域滚动优化生产控制 被引量：2

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作者 宋春跃 李平 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1954-1958,共5页

为降低求解生产优化控制策略的复杂性,提出了递阶变时域滚动优化生产控制策略.通过对考虑切换费用及随机故障情况的混杂生产系统模型分析,把原始命题简化为有限时域下随机动态规划问题,并给出了求解该动态规划问题的Bellman方程.利用准... 为降低求解生产优化控制策略的复杂性,提出了递阶变时域滚动优化生产控制策略.通过对考虑切换费用及随机故障情况的混杂生产系统模型分析,把原始命题简化为有限时域下随机动态规划问题,并给出了求解该动态规划问题的Bellman方程.利用准时制思想,在期望意义下把求解多维随机最优生产控制问题递阶为求解确定系统的最优生产控制子问题,并通过在一维方向上的变时域滚动优化来逼近原始命题最优解.仿真结果表明,该策略快速有效,避免了直接求解偏微分方程带来的困难,使得基于该策略的算法可行,提高了控制的精确性和实时性. 展开更多

关键词 混杂生产系统 生产控制 变时域滚动优化

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基于RRT~*的航迹规划滚动优化算法 被引量：1

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作者 刘浩林 张晓晖 刘青 《激光杂志》 北大核心 2018年第8期55-58,共4页

针对动态环境下,微小型无人机实时、自主地规划航迹难的问题,基于渐进最优的快速扩展随机树（RRT＊）算法,提出了RRT＊的滚动时域优化算法,该算法利用理论航线和实时飞行航迹点局域探测,结合滚动优化理论,预测下一个区域的航迹,并通过... 针对动态环境下,微小型无人机实时、自主地规划航迹难的问题,基于渐进最优的快速扩展随机树（RRT＊）算法,提出了RRT＊的滚动时域优化算法,该算法利用理论航线和实时飞行航迹点局域探测,结合滚动优化理论,预测下一个区域的航迹,并通过轨迹的平滑处理算法,实现对实际飞行轨迹的实时预测修正。仿真结果表明,在动态模拟环境下,本文提出的算法和RRT＊相比,在实时性和准确性都有大幅度提高,为无人机航迹规划问题提供一个新途径。 展开更多

关键词 微小型无人机 RRT＊ 滚动时域优化

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复杂不确定环境下UCAV自主攻击轨迹优化设计 被引量：5

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作者 黄长强 黄汉桥 +2 位作者 王铀 翁兴伟 刘鹤鸣 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期331-338,共8页

针对不确定环境下无人作战飞机(UCAV)自主攻击关键问题,提出一种滚动伪谱法求解最优攻击轨迹的策略。首先设计出UCAV自主攻击过程总体框架,随后建立了UCAV三自由度质点模型,基于动态RCS构建统一威胁模型,采用威胁等效的方法快速处理突... 针对不确定环境下无人作战飞机(UCAV)自主攻击关键问题,提出一种滚动伪谱法求解最优攻击轨迹的策略。首先设计出UCAV自主攻击过程总体框架,随后建立了UCAV三自由度质点模型,基于动态RCS构建统一威胁模型,采用威胁等效的方法快速处理突发威胁,以滚动优化策略解决大规模不确定环境下UCAV视野域范围有限、不易处理突发威胁以及因规划空间增大而产生的维数灾难等问题,以预测规划解决滚动方法带来的局部最优问题以及可能面临的有限时间内攻击轨迹解算困难而无解的问题。数字仿真结果表明,该算法能以较高的速度和精度在复杂不确定环境中快速规划出满足约束要求的最优对地攻击轨迹,且精度高、跟踪效果好,从而证明了该算法的有效性。 展开更多

关键词 无人作战飞机 自主攻击 不确定环境 伪谱法 滚动时域优化

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双机协同无源目标跟踪轨迹优化 被引量：5

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作者 冉华明 周锐 +1 位作者 吴江 董卓宁 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期160-166,共7页

针对双机协同无源跟踪精度要求较高的问题,根据双机与目标的几何态势,分析了双机几何态势对双机无源探测精度的影响,给出了位置精度因子(PDOP)的公式,得出了双机的最优几何配置.提出了双机协同无源目标跟踪系统的控制结构,采用扩展信息... 针对双机协同无源跟踪精度要求较高的问题,根据双机与目标的几何态势,分析了双机几何态势对双机无源探测精度的影响,给出了位置精度因子(PDOP)的公式,得出了双机的最优几何配置.提出了双机协同无源目标跟踪系统的控制结构,采用扩展信息滤波(EIF)对目标状态进行估计,以信息熵最大为轨迹优化的最优性能指标,采用了滚动时域优化(RHO)来实时地控制飞机的运动.仿真结果表明,该轨迹优化算法能够使飞机按满足最优几何配置的轨迹飞行,说明基于PDOP的最优几何配置的正确性,降低目标位置的估计误差,提高双机协同无源跟踪的精度. 展开更多

关键词 协同无源跟踪 位置精度因子 扩展信息滤波 滚动时域优化 轨迹优化

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基于优化的多机协同目标被动跟踪与控制方法

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作者 李飞飞 李超 周锐 《电光与控制》 北大核心 2014年第8期33-36,共4页

为提高"战术隐身"和"静默攻击"环境下目标的可观测性和跟踪定位精度,研究并完成了基于滚动时域优化(RHO)的纯方位角被动测量的UAV协同最优目标跟踪问题。对于双机协同最优跟踪的情况,观测UAV的空间相对布局对于被... 为提高"战术隐身"和"静默攻击"环境下目标的可观测性和跟踪定位精度,研究并完成了基于滚动时域优化(RHO)的纯方位角被动测量的UAV协同最优目标跟踪问题。对于双机协同最优跟踪的情况,观测UAV的空间相对布局对于被动定位与跟踪的质量起着极为重要的作用,采用最优控制的思想求取最优估计的控制量,实时调整UAV的航向,达到最优目标跟踪,并进行了仿真验证,结果证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 目标跟踪 滚动时域优化 无人机 信息熵 协同控制

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基于差分进化粒子群混合算法的多无人机协同区域搜索策略 被引量：4

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作者 赖幸君 唐鑫 +2 位作者 林磊 王志胜 丛玉华 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第1期89-97,共9页

为提高无人机群在未知环境中的区域搜索效率,提出一种多无人机协同区域搜索策略。首先,根据区域搜索任务需求,建立包含区域覆盖率、区域不确定度、目标存在概率三种属性的区域信息地图;其次,以最大化搜索效率、同时最小化无人机搜索过... 为提高无人机群在未知环境中的区域搜索效率,提出一种多无人机协同区域搜索策略。首先,根据区域搜索任务需求,建立包含区域覆盖率、区域不确定度、目标存在概率三种属性的区域信息地图;其次,以最大化搜索效率、同时最小化无人机搜索过程中的能耗为目标,建立无人机区域搜索滚动时域优化目标函数,指导无人机在线决策搜索路线;然后针对传统群智能优化算法易陷入局部最优的缺陷,设计差分进化粒子群混合算法在线求解该多目标优化问题,提高算法的寻优性能,从而提高无人机的搜索效率。最后,通过数值仿真实验,对所提算法进行验证,仿真结果表明,文中设计的基于差分进化粒子群混合算法的多无人机协同区域搜索策略与传统的群智能优化算法相比具有更高的区域搜索效率。 展开更多

关键词 多无人机 协同搜索 群智能算法 滚动时域优化 差分进化粒子群混合算法

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基于backstepping/RHO的变体飞机控制器设计 被引量：8

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作者 陈伟 卢京潮 +1 位作者 王晓光 章卫国 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1060-1065,共6页

为了确保变体飞机在变体过程中的飞行稳定性,提出了一种并行修正控制器设计方案.采用backstepping方法进行标称控制器设计,提供基本的飞行稳定性和跟踪性能.使用雅可比线性化方法对变体飞机非线性方程进行线性化得到线性化模型,采用基... 为了确保变体飞机在变体过程中的飞行稳定性,提出了一种并行修正控制器设计方案.采用backstepping方法进行标称控制器设计,提供基本的飞行稳定性和跟踪性能.使用雅可比线性化方法对变体飞机非线性方程进行线性化得到线性化模型,采用基于指令滤波器的滚动时域优化(RHO,Receding Horizon Optimal)方法进行修正控制器设计.在有限时域区间内实时解算修正控制量,对标称控制器进行补偿.从航迹角控制系统仿真结果可以看出,航迹角能够较好地跟踪指令信号,基本不受变体过程的影响,飞行控制系统满足实时性和鲁棒性的要求. 展开更多

关键词 变体飞机 修正控制器 BACKSTEPPING 滚动时域优化 航迹角

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基于搜索意图交互的无人机集群协同搜索算法 被引量：10

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作者 王宁 李哲 +2 位作者 梁晓龙 侯岳奇 吴傲 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期454-463,共10页

针对无先验信息条件下无人机集群的协同搜索问题,提出一种以覆盖率为引导,以机间安全距离、通信距离、偏航角调整及搜索边界等为约束的无人机集群协同搜索算法。通过建立环境地图矩阵对任务区域进行描述,进一步定义环境地图更新算子实... 针对无先验信息条件下无人机集群的协同搜索问题,提出一种以覆盖率为引导,以机间安全距离、通信距离、偏航角调整及搜索边界等为约束的无人机集群协同搜索算法。通过建立环境地图矩阵对任务区域进行描述,进一步定义环境地图更新算子实现搜索过程中环境地图的快速更新。设计了集群协同搜索任务的回报函数,采用粒子群算法进行求解,得到每架无人机在已知环境地图下的最优决策,即决策意图。每架无人机在获取其他成员决策意图的基础上重新进行决策,实现协同决策。针对不同规模集群提出了集中式和分布式2种协同决策方案。仿真结果表明,所提算法能够对存在未知威胁的不规则任务区域进行有效覆盖搜索,覆盖率远高于不进行协同决策的个体决策方法。 展开更多

关键词 意图交互 无人机集群 协同搜索 模型预测控制 滚动时域优化决策

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地铁线路双向中断时长不确定下的列车运行调整 被引量：3

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作者 王义惠 赵康祺 +2 位作者 王航宇 牛儒 孟令云 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期230-240,共11页

针对地铁线路双向运营中断时长不确定的情况,提出以到发时刻偏差、区间车次取消数和运行间隔均匀性为目标函数的列车运行调整和车底周转一体化模型;为求解这一混合整数非线性规划模型,在模型线性化的基础上,采用2阶段法和滚动时域优化算... 针对地铁线路双向运营中断时长不确定的情况,提出以到发时刻偏差、区间车次取消数和运行间隔均匀性为目标函数的列车运行调整和车底周转一体化模型;为求解这一混合整数非线性规划模型,在模型线性化的基础上,采用2阶段法和滚动时域优化算法,按乐观预测和悲观预测2种策略,实现列车运行计划的滚动优化调整和快速求解;为证明该模型及求解方法应对运营中断持续时长不确定的能力,基于北京地铁7号线某工作日下的实际运营数据构建算例进行验证。结果表明:模型及求解方法能够在中断时长不确定的情况下生成接近最优解的列车运行调整计划;提出的求解方法有效提高了计算效率,算例中断30 min悲观预测的求解时间为157 s,为直接求解法的15.39%;2种策略均在预测值与实际值更接近时,得到更接近最优解的运行调整结果;悲观预测策略更适用于双向中断时长不确定且可能有多个预测时长时,而乐观预测策略更适用于中断时长信息较为准确时。 展开更多

关键词 地铁 列车运行调整 运营中断 混合整数非线性规划 滚动时域优化算法

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基于LQ/RHO多回路技术的变体飞机控制器设计 被引量：2

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作者 陈伟 卢京潮 章卫国 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期290-294,314,共6页

为了确保变体飞机在变体过程中的飞行稳定性,提出了一种多回路控制器设计方案.采用线性二次(LQ,Linear Quadratic)输出反馈方法进行内回路控制器设计,确保在机翼固定状态下飞行稳定性.在变体过程中,用一不确定项来描述变体过程中存在的... 为了确保变体飞机在变体过程中的飞行稳定性,提出了一种多回路控制器设计方案.采用线性二次(LQ,Linear Quadratic)输出反馈方法进行内回路控制器设计,确保在机翼固定状态下飞行稳定性.在变体过程中,用一不确定项来描述变体过程中存在的干扰噪声和未建模的动态特性.采用基于参考模型的滚动时域优化(RHO,Receding Horizon Optimal)方法进行外回路修正控制器设计.仿真结果表明:实际系统的输出响应较好地跟随参考模型的输出,不受变体速率的影响,满足实时性和鲁棒性的要求. 展开更多

关键词 线性二次 输出反馈 滚动时域优化 变体飞机 多回路

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